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跨学科情境创设在初中物理课堂培养学生创新思维能力的路径探索
摘要:本文深度聚焦于初中物理课堂中跨学科情境创设这一关键教学手段,旨在全方位、系统性地探索培养学生创新思维能力的有效路径。通过详细阐述明确目标、精心设计情境、高效实施教学以及合理评价改进这四个核心步骤,构建起一套具有实践指导意义的系统性培养策略,为当下初中物理教学创新提供极具价值的参考范例。
关键词:跨学科情境创设;初中物理;创新思维能力
一、引言
跨学科情境创设,作为一种前沿且极具创新性的教学理念,旨在将物理学科与数学、化学、生物乃至艺术、人文等多学科知识进行有机且巧妙的融合,精心搭建起一个多元知识相互碰撞、能充分激发学生思维火花的教学情境。在当今知识融合趋势日益凸显、教育领域对创新的需求愈发迫切的大背景下,积极探寻跨学科情境创设在初中物理课堂中培养学生创新思维能力的有效路径,已然成为教育工作者不可忽视的重要课题。这一探索不仅能为传统物理教学注入全新活力,打破学科壁垒,让物理知识的传授不再孤立与枯燥,更是提升学生综合素养、使其能顺应时代发展需求的必然选择,在实践教学中具有极高的实践价值与探索意义。[1]
二、实施策略
在初中物理教学中,跨学科情境创设需遵循科学、严谨且环环相扣的流程,从精准的目标规划,到贴合实际的情境构建,再到教学活动的有效实施,以及根据反馈不断优化教学,逐步落实对学生创新思维能力的深度培养。
(一)锚定多维培养目标,规划情境创设方向
教学目标宛如课堂实践的明亮灯塔,在每一堂课中都精准指引着教学活动的前行方向。清晰明确、切实可行的教学目标,是跨学科情境创设得以成功开展的重要基石。初中物理教师应当深入钻研初中物理课程标准,精准把握其中对于创新思维能力的培养要求,从理论知识、思维能力、实践操作等多方面深入剖析。同时,教师还需紧密结合学生现有的认知水平以及兴趣偏好,制定出一套全面且细致的目标体系,该体系要涵盖知识掌握、思维训练以及实践应用等多个维度,确保学生在跨学科情境中既能扎实掌握物理知识,又能有效提升创新思维能力与实践运用能力。
从物理学科核心素养的视角出发,创新思维可进一步细化为批判性思维、联想思维、发散思维等多个具体要素。例如,为提升学生解决实际问题的能力,教师可以日常生活中常见的热胀冷缩现象为切入点,结合数学学科的函数分析方法,以及工程学中对材料特性的考量,预设跨学科情境创设方向。通过这样的方式,确保后续的情境设计以及教学活动能够精准对接学生创新思维发展的实际需求,有的放矢地开展教学。
(二)融合多元学科元素,构建真实教学情境
基于已确定的目标,教师要积极且广泛地挖掘数学、化学、生物、工程等多学科与初中物理知识之间的契合点,紧密围绕学生熟悉的生活场景、当下的社会热点问题以及前沿的科技成果,精心构建丰富多样、贴合实际的跨学科教学情境。
以城市交通拥堵这一社会热点问题为例,教师可以整合物理中的运动学知识,帮助学生理解车辆的运动状态;引入数学的数据分析方法,对交通流量进行统计与分析;结合工程学的系统设计理念,探讨如何优化交通信号灯的设置、规划道路布局等。通过创设 “优化城市交通系统” 这样真实、复杂且具有挑战性的情境,打破学科之间的固有壁垒,引导学生从物理、数学、工程学等多个学科视角思考问题,激发他们创新思维的火花,促使学生主动探索不同学科知识之间的内在联系与实际应用。[2]
再如,以新能源汽车电池技术这一科技前沿成果为背景,结合化学中的物质特性知识,分析电池的化学反应原理;运用物理中的能量转换知识,探究电池如何实现电能与化学能的相互转化。通过构建这样的探究情境,让学生在跨学科的知识海洋中遨游,培养他们的创新思维与探索精神。
(三)驱动问题探究实践,引导创新思维发展
在跨学科情境下,教师需要精心设计一系列具有启发性、层次性的问题链,以此驱动学生积极开展探究实践活动。首先从情境中提炼出核心的物理问题,然后逐步拓展延伸至跨学科问题,引导学生通过小组合作、实验操作、模型构建等多样化的方式,尝试从不同角度寻找问题的解决方案。
以 “桥梁建设中的物理原理” 这一情境为例,教师可从生活中常见的桥梁场景入手,引出桥梁承重这一核心物理问题。引导学生运用物理知识,从力的作用效果出发,深入分析桥梁结构中不同部位所承受的压力与拉力,如桥墩主要承受压力,而拉索则承受拉力。在学生对物理受力情况有了初步理解后,巧妙引入工程学的结构设计问题。比如,向学生展示不同形状桥梁的图片和案例,提问如何设计桥梁的形状与材料,才能有效提高桥梁的承重能力,激发学生思考三角形结构在增强稳定性方面的优势,以及新型高强度材料对提升承重的作用。随后,结合数学的力学计算知识,给出具体的力学参数和计算公式,让学生根据自己设想的桥梁设计方案,通过严谨的计算验证方案是否合理。在整个分析、讨论、设计与验证的过程中,学生不再局限于单一学科知识的运用,而是不断突破思维定式,学会运用创新思维,将物理、工程学、数学等多学科知识有机整合,从而找到解决实际问题的有效途径。
在学生探究过程中,教师要适时给予引导与支持,鼓励学生大胆质疑、勇于提出独特见解,逐步培养他们的创新思维习惯与能力。[3] 例如,当学生在设计桥梁方案时遇到困难,教师可以引导学生从不同学科的知识中寻找灵感,启发他们尝试新的思路与方法。
(四)建立动态评价体系,优化情境教学效果
构建一套涵盖过程性评价与终结性评价的动态评价体系,是全面、客观评估学生创新思维发展以及教学效果的关键。过程性评价主要关注学生在跨学科情境学习过程中的参与度、团队合作能力、思维表现等多个方面,通过课堂观察、小组互评、学习日志等多种方式收集反馈信息。例如,教师可以通过课堂观察,记录学生在小组讨论中的发言情况、参与度以及解决问题的思路;通过小组互评,让学生相互评价对方在团队合作中的表现与贡献;通过学习日志,了解学生在学习过程中的思考与收获。
终结性评价则以项目成果展示、问题解决报告等形式,全面考查学生对知识的综合运用能力以及创新成果。根据评价结果,教师要深入分析学生创新思维发展的优势与不足,以及跨学科情境创设与教学实施过程中存在的问题。针对这些问题,有针对性地调整教学目标、优化情境设计与教学策略,形成 “评价 - 反馈 -改进” 的良性循环,持续提升跨学科情境教学在培养学生创新思维能力方面的实效性。
结语
跨学科情境创设为初中物理课堂培养学生创新思维能力开辟了全新的路径。通过精准的目标规划、多元的情境构建、有效的问题驱动以及科学的动态评价,实现了多学科知识的深度融合与学生思维的激烈碰撞。在未来的教学实践中,广大教育工作者需不断探索创新,持续优化跨学科教学模式,让跨学科教学持续为学生创新思维发展赋能,培养出更多适应时代发展需求的创新型人才。
参考文献
[1] 林致远. 初中理科跨学科教学模式探究 [J]. 教育科学论坛,2023(22):45- 49.
[2] 苏晓婷 . 基于创新思维培养的中学物理教学策略研究 [J].教学与管理,2024(15):87- 90.
[3] 陈雨桐 . 跨学科情境教学在初中课堂的实践应用 [J]. 教育研究与评论,2023(6):63- 67.
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